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Linux小课堂: systemd核心功能详解

news 2025/10/27 12:51:30

systemd概述与进程管理

systemd 是几乎所有最新Linux发行版采用的初始化系统（也称初始化进程服务）
systemd 作为现代 Linux 发行版的初始化系统（进程号 PID=1），通过事件驱动机制实现进程并行启动与精细依赖管理。与传统 SystemV 的串行启动相比，其核心优势包括：

并行初始化：消除进程启动顺序阻塞
进程守护能力：自动重启因错误停止的进程
统一管理范式：整合系统日志、外设、挂载点等资源管理
Unit 抽象模型：将系统资源抽象为可配置单元, 通过 systemctl 命令操作单元，单元类型包括服务（service）、挂载点（mount）、设备（device）等
基于事件驱动：支持进程并行启动，精细管理依赖关系（对比 System V 的串行启动）
自愈能力：可自动重启因错误停止的进程，并集成日志、外设管理等功能

验证命令：ps -aux | grep systemd 显示 PID=1 及子进程树

与传统的 System V（串行启动进程）不同，systemd基于事件驱动，支持并行启动进程，可精细管理依赖关系，并能自动重启因错误停止的进程，它通过一组命令管理系统和进程，核心工具是 systemctl（control的简写）

服务管理实战：以Samba为例

1 ) 安装与启停服务

# 安装Samba服务 
yum -y install samba # 启动服务 
systemctl start smb.service # 验证状态 
systemctl status smb.service  # 显示active (running)
ps aux | grep smb             # 查看进程 # 停止服务 
systemctl stop smb.service    # 状态变为inactive (dead)

关键命令：

start/stop/restart：控制服务状态
status：检查服务活动状态（active 或 inactive）

2 ) 服务操作命令总结

操作	命令	效果
启动服务	`systemctl start <服务名>`	激活服务
停止服务	`systemctl stop <服务名>`	终止服务
查看状态	`systemctl status <服务名>`	显示运行状态
重启服务	`systemctl restart <服务名>`	重新加载配置并重启

单元Unit机制与配置管理

文件位置：

默认路径：/usr/lib/systemd/system/（如 smb.service）

Unit（单元）是systemd管理的对象实体，分为多种类型：

Service：守护进程（如smb.service）
Mount：文件系统挂载点
Target：多个Unit的逻辑组（替代System V运行级别）
Socket：进程间通信套接字

关键操作：

列出所有活动Unit（默认命令）
systemctl list-units 过滤Service类型Unit 
systemctl list-units --type=service 查看Unit配置文件 
systemctl cat smb.service          # 路径：/usr/lib/systemd/system/smb.service 安全编辑配置（生成重载文件）
systemctl edit smb.service         # 使用nano编辑器，按Ctrl+X退出 强制覆盖原始配置（慎用！）
systemctl edit --full smb.service 重载守护进程配置 
systemctl daemon-reload

注意：

编辑后必须执行 daemon-reload 使配置生效
重载文件（/etc/systemd/system/）优先级高于原始文件（/usr/lib/systemd/system/）
重载文件优先级高于默认配置，删除重载文件可恢复初始状态

Target与运行级别

Target 替代了System V的运行级别（Runlevel），允许多个Target同时激活：

System V 运行级别	systemd Target	功能
0	`poweroff.target`	关机
1 (单用户模式)	`rescue.target`	无网络，仅root用户
3,4 (多用户命令行)	`multi-user.target`	标准服务器模式
5 (图形界面)	`graphical.target`	图形桌面环境
6	`reboot.target`	重启
emergency	`emergency.target`	紧急救援模式

操作命令：

查看当前默认Target 
systemctl get-default            # 示例输出：multi-user.target 切换到单用户模式 Target 
systemctl isolate rescue.target 设置默认启动Target 
systemctl set-default graphical.target 列出所有Target类型Unit 
systemctl list-units --type=target 查看依赖关系 
systemctl list-dependencies graphical.target

日志与启动分析

1 ) 日志管理（journalctl）

# 查看所有日志（按时间排序）
journalctl # 仅显示本次启动后的日志 
journalctl -b # 查看内核日志（等同dmesg）
journalctl -k # 过滤特定服务的日志 
journalctl -u smb.service

2 ) 启动耗时分析（systemd-analyze）

# 显示总启动时间 
systemd-analyze                 
# 输出示例：Startup finished in 33.415s (kernel:1.224s, userspace:25.118s)# 按耗时排序Unit启动时间 
systemd-analyze blame           # 列出耗时最高的Unit（如NetworkManager-wait-online.service）

3 ) 优化启动速度

# 禁止服务开机自启 
systemctl disable <服务名># 示例：禁用高耗时服务 
systemctl disable networkmanager-wait-online.service # 强制禁用服务（创建符号链接到/dev/null）
systemctl mask <服务名>          # 慎用！会阻止所有激活操作 
# 示例
systemctl mask servicename.service # 解除强制禁用 
systemctl unmask <服务名>
systemctl unmask servicename.service

Node.js 调用 systemd（NestJS + TypeScript）

1 ) 方案1

创建 systemd Unit 文件
/etc/systemd/system/nest-app.service

[Unit]
Description=NestJS Production Server 
After=network.target [Service]
User=nodeuser 
Group=nodegroup 
WorkingDirectory=/opt/nest-app 
ExecStart=/usr/bin/node /opt/nest-app/dist/main.js 
Restart=always 
Environment=NODE_ENV=production 
TimeoutStopSec=10 [Install]
WantedBy=multi-user.target

TypeScript 守护进程实现

// src/main.ts - 添加进程异常处理 
import { NestFactory } from '@nestjs/core';
import { AppModule } from './app.module';async function bootstrap() {const app = await NestFactory.create(AppModule);await app.listen(3000);// 进程异常捕获（符合 systemd 重启策略）process.on('uncaughtException', (err) => {console.error('[SYSTEMD] Process exception:', err);process.exit(1);});process.on('unhandledRejection', (reason) => {console.error('[SYSTEMD] Unhandled rejection:', reason);});
}
bootstrap();

服务部署命令

重载 Unit 配置 
sudo systemctl daemon-reload 设置开机自启 
sudo systemctl enable nest-app.service 启动服务 
sudo systemctl start nest-app.service 查看实时日志 
journalctl -u nest-app.service -f

2 ）方案2

示例

import { Injectable } from '@nestjs/common';
import { execSync } from 'child_process';@Injectable()
export class SystemdService {// 执行 systemctl 命令 executeCommand(command: string, unit: string): string {try {return execSync(`systemctl ${command} ${unit}`, { encoding: 'utf-8' });} catch (error) {throw new Error(`执行失败: ${error.stderr}`);}}// 示例：管理 Samba 服务 manageSamba(action: 'start' | 'stop' | 'restart' | 'status'): string {return this.executeCommand(action, 'smb.service');}// 获取启动耗时报告 analyzeBootTime(): string {return execSync('systemd-analyze blame', { encoding: 'utf-8' });}
}